川南古藺復雜山地灰?guī)r地區(qū)地震采集技術(shù)分析

劉金輝 陳杰 何洪森 呂丙南

摘 要：受山地和灰?guī)r出露雙重復雜地質(zhì)條件的影響，川南古藺頁巖氣區(qū)塊的地震采集工作難度較大，制約著該區(qū)的頁巖氣資源調(diào)查工作。本文針對地震采集技術(shù)的難點進行了深入分析，結(jié)合古藺地區(qū)二維地震采集工作，從觀測系統(tǒng)和激發(fā)條件出發(fā)，總結(jié)出一套適用于山地和灰?guī)r出露雙重復雜地質(zhì)條件的地震采集技術(shù)，為今后在類似區(qū)域部署地震采集工作提供參考。

關(guān)鍵詞：復雜山地;灰?guī)r地區(qū);地震采集;古藺地區(qū);頁巖氣

中圖分類號：P631.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）09-0183-03

0 引言

隨著我國對能源的需求、特別是對綠色低碳能源需求的不斷增大，近年來，頁巖氣的勘探開發(fā)處于快速發(fā)展階段，而四川盆地則是中國頁巖氣開發(fā)的主戰(zhàn)場[1-2]。古藺地區(qū)地處四川盆地南緣，為云貴川渝山地結(jié)合部，受山地和灰?guī)r出露雙重復雜地質(zhì)條件的影響，一定程度上制約著該區(qū)頁巖氣資源調(diào)查工作。

山地地區(qū)地形起伏大、巖性變化大且風化程度差異較大，地層的橫向非均質(zhì)性明顯，破碎帶區(qū)域激發(fā)接收條件差，因此山地地震采集一直是地震勘探工作中的重點和難點，眾多學者和地震采集專家都作了大量深入的研究。于世煥等[3]分析認為采用寬線方式能較大程度地改善共炮點記錄、共接收點記錄的疊加剖面的信噪比。李桂林等[4]提出復雜山地采用多道數(shù)、小道距、長排列、高覆蓋次數(shù)的觀測系統(tǒng)及深井飽和藥量激發(fā)技術(shù)能夠取得較好的勘探效果。對于成像效果較差的區(qū)域可以加大觀測密度，高密度采集可以增加地質(zhì)成像的精度[5]。地表巖性情況對地震資料有較大的影響，灰?guī)r具有高密度、高速度等地球物理特征，在灰?guī)r中激發(fā)的地震波僅有較少的能量穿透灰?guī)r地層，地震反射波整體能量較弱、信噪比低[6-7]。

本次研究工區(qū)地處復雜的山地地區(qū)，灰?guī)r出露地表廣泛，優(yōu)選地震采集參數(shù)是保障原始地震資料品質(zhì)的關(guān)鍵。針對此次地震勘探的特點，從觀測系統(tǒng)和激發(fā)條件出發(fā)，分析優(yōu)選地震采集參數(shù)，總結(jié)出一套適用于山地和灰?guī)r出露雙重復雜地質(zhì)條件的地震采集技術(shù)，為今后在類似區(qū)域部署地震采集工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 基本概況

工區(qū)位于古藺縣川南煤田古敘礦區(qū)頁巖氣煤層氣探礦區(qū)，區(qū)內(nèi)山巒重疊，溝壑縱橫，最低海拔約450m，最高海拔約1150m，相對高差700m，施工難度較大。

1.2 地震地質(zhì)條件

（1）淺層地震地質(zhì)條件。工區(qū)內(nèi)褶皺強烈，西北區(qū)塊周邊巖層傾角約20°，東南區(qū)塊巖層傾角約40°。表層風化嚴重，巖層破碎、結(jié)構(gòu)松散、含水性差。工區(qū)地表主要出露巖性為灰?guī)r，出露比例達58.4%，灰?guī)r出露地區(qū)成孔困難，且激發(fā)條件差。工區(qū)地表地形陡峭，地形起伏大，施工難度大，且由山頭、溝谷等形成的次生干擾對資料品質(zhì)影響大。測線穿越了多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，干擾嚴重。綜上所述，淺層地震地質(zhì)條件較差。（2）深層地震地質(zhì)條件。鄰區(qū)赤水地區(qū)開展了大量油氣地震工作，如圖1所示，該剖面地震資料信噪較高，這是由于其沉積、巖性、物性較為穩(wěn)定，具有較強的波阻抗界面。鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造不復雜，地震界面連續(xù)性好，反射層豐富，波組關(guān)系明顯、穩(wěn)定，可以連續(xù)追蹤，但該剖面靠近工區(qū)端為附加段，覆蓋次數(shù)低，剖面品質(zhì)差。總體來看，工區(qū)深層地震地質(zhì)條件一般。

1.3 地質(zhì)需求與難點

本次實施二維地震勘探是川南煤田古敘礦區(qū)頁巖氣探井部署及靶區(qū)優(yōu)選的先行工作，目的是基本控制目的層五峰-龍馬溪組展布特征和埋深，基本落實工區(qū)深部構(gòu)造特征和斷層發(fā)育特征。針對工區(qū)的特點，結(jié)合本次工作的地質(zhì)需求來看，主要存在以下難點：

（1）工區(qū)為典型的山地地形，地表起伏大，結(jié)構(gòu)復雜，施工采集難度大;（2）工區(qū)內(nèi)地表巖性變化較大。測線炮點范圍內(nèi)，奧陶系、志留系、三疊系、二疊系均有地層出露地表，其中灰?guī)r出露占58.4%，由于不同地質(zhì)年代地層所代表的沉積環(huán)境及巖性差異巨大，出露地表后遭受風化、剝蝕的程度不同，造成表層地震地質(zhì)條件的復雜性;（3）部分區(qū)域巖層破碎、結(jié)構(gòu)松散、含水性差等特征造成激發(fā)、接收條件差，造成地震記錄反射能量弱、信噪比低;（4）結(jié)合鄰區(qū)以往地震資料來看，高陡構(gòu)造部位地震資料信噪比較低、品質(zhì)較差。

2 地震采集技術(shù)分析

針對山地和灰?guī)r出露雙重復雜地質(zhì)條件，本次研究從觀測系統(tǒng)和激發(fā)條件出發(fā)，對比分析不同條件下的地震資料品質(zhì)，優(yōu)選地震采集參數(shù)。

2.1 激發(fā)條件

根據(jù)以往的地震勘探經(jīng)驗，地表出露巖性情況直接關(guān)系地震資料的品質(zhì)，灰?guī)r激發(fā)條件差，地震資料品質(zhì)較低;砂泥巖激發(fā)條件較好，資料品質(zhì)相對較高。本區(qū)主要出露灰?guī)r及砂泥巖，根據(jù)地表地形、巖性出露分布情況和工區(qū)踏勘的情況進行采集試驗研究。設(shè)計的點試驗內(nèi)容如表1所示。

通過控制變量對比分析，如圖2所示，灰?guī)r井深選擇16m時，其激發(fā)效果較好。如圖3所示，井深16m和18m時地震反射波能量較強，而不同井深信噪比差異不大。綜合來看，灰?guī)r采用16m井深具有更好的效果。如圖4和圖5所示，當激發(fā)藥量大于10kg時，藥量的變化對改善泥巖的單炮記錄品質(zhì)影響不大，當藥量大于14kg時，信噪比降低。因此區(qū)內(nèi)更適合采用適中的藥量，采用12kg藥量進行激發(fā)效果較好。

總體來看，灰?guī)r地區(qū)宜采用12kg藥量、16m井深進行激發(fā)。同理，對砂泥巖區(qū)進行對比試驗分析，結(jié)果顯示：砂泥巖地區(qū)宜采用10kg藥量、14m井深進行激發(fā)。

2.2 觀測系統(tǒng)

山地地區(qū)采集的地震資料信噪比較低，本次對比分析“寬線+高覆蓋+小道距+長排列”觀測系統(tǒng)的采集效果。如圖6所示，采用寬線方式接收獲得的地震資料信噪比更高、同相軸更加連續(xù)、地質(zhì)構(gòu)造特征清晰，地震資料品質(zhì)較高，能夠滿足后期解釋要求。

3 剖面成果

將上述方法應(yīng)用于古藺地區(qū)二維地震采集工作中，對單炮數(shù)據(jù)進行處理，最終形成疊加剖面。如圖7所示，整體來看，所有地層的同相軸均可連續(xù)追蹤、成像效果較好、信噪比高，各地震反射層的構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育分布特征清楚，中、深層反射信息豐富，證實了本次地震資料采集技術(shù)的有效性。

4 結(jié)語

通過對地震采集技術(shù)進行深入分析，結(jié)合初步處理分析結(jié)果，得出以下幾點認識：

（1）古藺地區(qū)地表起伏大、巖性變化大，且地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，地震勘探激發(fā)、接收條件較差，根據(jù)工區(qū)實際情況來設(shè)計和優(yōu)化采集方法，是提高資料信噪比、提高剖面成像效果的有效措施;（2）針對不同巖性條件，應(yīng)選擇不同的激發(fā)參數(shù)，以獲得最佳激發(fā)效果;采用“寬線+高覆蓋+小道距+長排列”觀測方法，大幅提高了覆蓋次數(shù)和采集密度，可以提高目的層的有效覆蓋次數(shù)和資料信噪比，改善復雜構(gòu)造的成像效果;（3）從本次勘探的獲得的地震剖面上來看，各地震反射層的構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育分布特征清楚，中、深層反射信息豐富，剖面整體信噪比較高。

針對山地和灰?guī)r出露雙重復雜地質(zhì)條件，本文詳細分析了地震采集參數(shù)對地震資料品質(zhì)的影響，總結(jié)形成出一套適用于該區(qū)的地震采集技術(shù)，為今后在鄰區(qū)或類似地區(qū)進行地震采集提供參考。

參考文獻

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